JPH11312572A - Ceramic heater - Google Patents
Ceramic heaterInfo
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- JPH11312572A JPH11312572A JP11890598A JP11890598A JPH11312572A JP H11312572 A JPH11312572 A JP H11312572A JP 11890598 A JP11890598 A JP 11890598A JP 11890598 A JP11890598 A JP 11890598A JP H11312572 A JPH11312572 A JP H11312572A
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- ceramic heater
- core material
- heating element
- resistance heating
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- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、セラミックス中
に抵抗発熱体を埋設したセラミックヒーターに関する。The present invention relates to a ceramic heater having a resistance heating element embedded in ceramics.
【0002】[0002]
【従来の技術】セラミックヒーターは、自動車用の酸素
センサーやグローシステムに、また半導体加熱用ヒータ
ー並びに石油ファンヒーター等の石油気化器用熱源とし
て、広範囲に使用されている。2. Description of the Related Art Ceramic heaters are widely used in oxygen sensors and glow systems for automobiles, and as heat sources for oil vaporizers such as semiconductor heaters and oil fan heaters.
【0003】図1に示すように、セラミックヒーター10
は、芯材11とこの芯材11に接着層12を介して巻き付けた
絶縁性シート13との間に抵抗発熱体14を埋設し、該抵抗
発熱体14の両端部を絶縁性シート13の外側に設けた電極
15とそれぞれ接続して成る。この抵抗発熱体14の端部と
電極15とは、絶縁性シート13の電極15下に設けたスルー
ホールを介して接続されている。そして、電極15に外部
から給電することによって、抵抗発熱体14が発熱する結
果、ヒーターとして機能する仕組みとなっている。[0003] As shown in FIG.
A resistance heating element 14 is embedded between a core material 11 and an insulating sheet 13 wound around the core material 11 via an adhesive layer 12, and both ends of the resistance heating element 14 Electrode provided on
15 and each connected. The end of the resistance heating element 14 and the electrode 15 are connected via a through hole provided below the electrode 15 of the insulating sheet 13. When power is supplied to the electrode 15 from the outside, the resistance heating element 14 generates heat, so that it functions as a heater.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このセラミックヒータ
ーは、例えば酸素センサーの素子の内側に装着されて、
ここで発熱することによって素子の環境温度を一定に保
持して、その機能低下を回避する役目を担っている。と
りわけ、自動車の酸素センサーはエンジンの始動と同時
に作動させることが理想的であることから、その素子を
速やかに加熱する必要がある。従って、セラミックヒー
ターには、所定の高温度(域)までの昇温を短時間で達
成する性能が要求されるのである。This ceramic heater is mounted, for example, inside the element of an oxygen sensor.
By generating heat, the ambient temperature of the element is kept constant, and the function of the element is avoided. In particular, since the oxygen sensor of a vehicle is ideally operated at the same time as the start of the engine, it is necessary to heat the element quickly. Therefore, the ceramic heater is required to have a performance of raising the temperature to a predetermined high temperature (area) in a short time.
【0005】そこで、この発明は、所定の温度域までの
到達時間が極めて短い発熱特性を有するセラミックヒー
ターについて提案することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to propose a ceramic heater having a heat generation characteristic in which the time to reach a predetermined temperature range is extremely short.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、抵抗発熱体
とこの抵抗発熱体を埋設したセラミックスの絶縁性シー
トとから成るセラミックヒーターにおいて、該セラミッ
クヒーターの胴部の少なくとも抵抗発熱体部分に中空部
を形成したことを特徴とするセラミックヒーターであ
る。According to the present invention, there is provided a ceramic heater comprising a resistance heating element and a ceramic insulating sheet in which the resistance heating element is embedded, wherein at least a resistance heating element portion of a body of the ceramic heater is hollow. It is a ceramic heater characterized by forming a portion.
【0007】上記セラミックヒーターは、セラミックヒ
ーター胴部の断面が略円形であることが、実施に当たり
有利である。[0007] In the above ceramic heater, it is advantageous in practice that the cross section of the ceramic heater body is substantially circular.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】さて、この発明に従うセラミック
ヒーターについて、図2を参照して詳しく説明する。す
なわち、このセラミックヒーターは、円柱や角柱などの
柱体状、図示例で円柱状の芯材1とこの芯材1を被覆す
る絶縁性シート2との間に抵抗発熱体3を埋設し、芯材
1の周上で略180 °離間した両側でそれぞれ軸方向に延
びる、抵抗発熱体3の両端部に、それぞれ電極4を接続
し、絶縁性シート2に形成した切欠き5を介して、各電
極4を外側に露出して成る。ちなみに、従来は必須であ
った抵抗発熱体と電極との間を連絡するスルーホールは
不要になる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A ceramic heater according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. That is, in this ceramic heater, a resistance heating element 3 is buried between a core material 1 having a columnar shape such as a cylinder and a prism, in the illustrated example, and an insulating sheet 2 covering the core material 1. Electrodes 4 are respectively connected to both ends of a resistance heating element 3 which extends in the axial direction on both sides separated by approximately 180 ° on the circumference of the material 1, and each is connected through a notch 5 formed in the insulating sheet 2. The electrode 4 is exposed outside. By the way, the through hole for connecting between the resistance heating element and the electrode, which has been required in the past, becomes unnecessary.
【0009】また、芯材1には、その両底面1aおよび1b
間で母線に沿って延びる中空部6を、形成することが必
須である。この中空部6は、図示例のように、芯材1の
底面1aおよび1b間で貫通させてもよいが、少なくとも抵
抗発熱体3の部分に形成されていること、換言すると、
芯材1の抵抗発熱体3が巻き付けられた部分は内側に中
空部6を有することが、肝要である。従って、中空部6
は必ずしも芯材1に形成する必要がなく、例えば芯材1
の部分または全部を省略した構造とすることによって、
抵抗発熱体3の内側を直接中空部6とすることも可能で
ある。この中空部6の形成によって、セラミックヒータ
ーに優れた発熱特性、とくに所定温度域までの到達時間
が極めて短い発熱特性を与えることができるのである。The core 1 has two bottom surfaces 1a and 1b.
It is essential to form a hollow portion 6 extending along the generatrix between them. Although this hollow portion 6 may be penetrated between the bottom surfaces 1a and 1b of the core material 1 as shown in the illustrated example, it is formed at least in the portion of the resistance heating element 3, in other words,
It is important that the portion of the core 1 around which the resistance heating element 3 is wound has a hollow portion 6 inside. Therefore, the hollow part 6
Does not necessarily need to be formed on the core material 1, for example, the core material 1
By omitting the part or all of
The inside of the resistance heating element 3 may be directly formed as the hollow portion 6. Due to the formation of the hollow portion 6, it is possible to give the ceramic heater excellent heat generation characteristics, particularly, heat generation characteristics in which the time required to reach a predetermined temperature range is extremely short.
【0010】次に、セラミックヒーターの発熱特性を改
善するための手段を見出すに到った実験結果について、
詳しく述べる。すなわち、図3に示すように、酸素セン
サーの素子7内にセラミックヒーター8を装着し、Ni−
Cr熱電対9の先端を、セラミックヒーター8の抵抗発熱
体3部分(芯材先端から6〜7mmの位置)に配置し、ヒ
ーター8加熱時の経過時間と温度との関係を測定した。
この測定は、図2に示した構造のセラミックヒーター
(発明例)および中空部6のない中実の芯材を用いた以
外は同様の構造のセラミックヒーター(比較例)のそれ
ぞれについて行い、各温度曲線を求めた。その結果を図
4に示すように、芯材1に中空部6を設けることによっ
て、加熱予定温度までの到達時間が大幅に減少すること
は明らかである。Next, regarding the experimental results that led to finding a means for improving the heat generation characteristics of the ceramic heater,
Details will be described. That is, as shown in FIG. 3, a ceramic heater 8 was mounted in the element 7 of the oxygen sensor, and Ni-
The tip of the Cr thermocouple 9 was placed at the resistance heating element 3 of the ceramic heater 8 (position 6 to 7 mm from the tip of the core material), and the relationship between the elapsed time and the temperature during heating of the heater 8 was measured.
This measurement was performed for each of the ceramic heater having the structure shown in FIG. 2 (inventive example) and the ceramic heater having the same structure except that a solid core material having no hollow portion 6 was used (comparative example). A curve was determined. As shown in FIG. 4, it is clear that the provision of the hollow portion 6 in the core material 1 greatly reduces the time required to reach the scheduled heating temperature.
【0011】なお、上記の実験では、セラミックヒータ
ーの抵抗発熱体に、W、ReおよびMo等からなる高融点金
属を用いて、12V電源に接続して加熱を行った。In the above experiment, heating was performed by using a high-melting point metal such as W, Re, and Mo as the resistance heating element of the ceramic heater and connecting to a 12 V power supply.
【0012】さらに、芯材1(3.4 mmφ)に設ける中空
部6の大きさを、0.9 、1.3 および2.0 mmφに変化し
て、同様の実験を行ったところ、図5の結果が得られ
た。同図から、中空部6は大きくなるに従って発熱特性
が向上することは、明らかである。一方、同じ実験にお
いて、700 ℃に到達するまでの消費電力を測定した結果
について、図6に示すように、消費電力も中空部6が大
きくなるに従って大きくなることが、明らかである。Further, the same experiment was performed by changing the size of the hollow portion 6 provided in the core material 1 (3.4 mmφ) to 0.9, 1.3 and 2.0 mmφ, and the result shown in FIG. 5 was obtained. It is clear from the figure that the heat generation characteristics are improved as the hollow portion 6 becomes larger. On the other hand, in the same experiment, the result of measuring the power consumption until the temperature reaches 700 ° C. clearly shows that the power consumption increases as the hollow portion 6 increases, as shown in FIG.
【0013】すなわち、中空部を大きく、つまり抵抗発
熱体によって加熱されるヒーターの容積が小さいほど、
発熱特性は改善される一方、消費電力を小さくするに
は、中空部の大きさを適度の範囲に抑制するのが有利で
あることが、判明した。そして、これら両特性を満足す
るには、図2(b) に示した、中空部6の径dと芯材1の
底面の径(芯材1を省略した場合は抵抗発熱体の内径)
Dとの比d/Dを0.07〜0.35にすることが好ましい。That is, the larger the hollow portion, that is, the smaller the volume of the heater heated by the resistance heating element,
It has been found that while the heat generation characteristics are improved, it is advantageous to reduce the size of the hollow portion to an appropriate range in order to reduce power consumption. In order to satisfy both of these characteristics, the diameter d of the hollow portion 6 and the diameter of the bottom surface of the core material 1 (the inner diameter of the resistance heating element when the core material 1 is omitted) are shown in FIG.
The ratio d / D to D is preferably set to 0.07 to 0.35.
【0014】なお、図4に示す結果は、芯材1に貫通中
空部を設けた例であるが、少なくとも抵抗発熱体3部分
に中空部が形成されていれば、上記の実験結果と同様の
効果が得られる。The result shown in FIG. 4 is an example in which a through hollow portion is provided in the core material 1. If at least the hollow portion is formed in the resistance heating element 3, the same result as the above experimental result is obtained. The effect is obtained.
【0015】また、中空部の断面形状は、製造性の観点
から、略円とすることが好ましい。The cross-sectional shape of the hollow portion is preferably substantially circular from the viewpoint of manufacturability.
【0016】ここで、少なくとも抵抗発熱体3部分に中
空部6を形成することによって発熱特性が改善される理
由は必ずしも明らかではないが、次のように考えること
ができる。すなわち、中空部を設けることによって、抵
抗発熱体が加熱するセラミックの体積を減少でき、その
結果、熱容量を減らすことができるためである。Here, the reason why the heat generation characteristics are improved by forming the hollow portion 6 at least in the resistance heating element 3 is not necessarily clear, but can be considered as follows. That is, by providing the hollow portion, the volume of the ceramic heated by the resistance heating element can be reduced, and as a result, the heat capacity can be reduced.
【0017】[0017]
【発明の効果】この発明によって、優れた発熱特性、と
くに所定の温度域までの到達時間が極めて短い発熱特性
をセラミックヒーターに与えられるため、セラミックヒ
ーターに求められる性能を十分に満足することができ
る。According to the present invention, the ceramic heater can be provided with excellent heat generation characteristics, particularly, heat generation characteristics in which the time required to reach a predetermined temperature range is extremely short, so that the performance required of the ceramic heater can be sufficiently satisfied. .
【図1】従来のセラミックヒーターの構造を示す図であ
る。FIG. 1 is a view showing a structure of a conventional ceramic heater.
【図2】この発明に従うセラミックヒーターを示す斜視
図および正面図である。FIG. 2 is a perspective view and a front view showing a ceramic heater according to the present invention.
【図3】実験手順を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an experimental procedure.
【図4】セラミックヒーターの発熱特性を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing heat generation characteristics of a ceramic heater.
【図5】セラミックヒーターの発熱特性を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing heat generation characteristics of a ceramic heater.
【図6】セラミックヒーターの発熱時の消費電力を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing power consumption when a ceramic heater generates heat.
1 芯材 2 絶縁性シート 3 抵抗発熱体 4 電極 5 切欠き 6 中空部 7 素子 8 セラミックヒーター 9 熱電対 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core material 2 Insulating sheet 3 Resistance heating element 4 Electrode 5 Notch 6 Hollow part 7 Element 8 Ceramic heater 9 Thermocouple
Claims (2)
セラミックスの絶縁性シートとから成るセラミックヒー
ターにおいて、該セラミックヒーターの胴部の少なくと
も抵抗発熱体部分に中空部を形成したことを特徴とする
セラミックヒーター。1. A ceramic heater comprising a resistance heating element and a ceramic insulating sheet in which the resistance heating element is embedded, wherein a hollow portion is formed at least in a resistance heating element portion of a body of the ceramic heater. Ceramic heater.
胴部の断面が略円形であることを特徴とするセラミック
ヒーター。2. The ceramic heater according to claim 1, wherein a cross section of the ceramic heater body is substantially circular.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11890598A JPH11312572A (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Ceramic heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11890598A JPH11312572A (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Ceramic heater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11312572A true JPH11312572A (en) | 1999-11-09 |
Family
ID=14748079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11890598A Withdrawn JPH11312572A (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Ceramic heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11312572A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001257062A (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Ibiden Co Ltd | Ceramic heater |
CN104634845A (en) * | 2013-11-06 | 2015-05-20 | 日本特殊陶业株式会社 | Heater and gas sensor |
JP2015111099A (en) * | 2013-11-06 | 2015-06-18 | 日本特殊陶業株式会社 | Heater and gas sensor |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP11890598A patent/JPH11312572A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001257062A (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Ibiden Co Ltd | Ceramic heater |
CN104634845A (en) * | 2013-11-06 | 2015-05-20 | 日本特殊陶业株式会社 | Heater and gas sensor |
JP2015111099A (en) * | 2013-11-06 | 2015-06-18 | 日本特殊陶業株式会社 | Heater and gas sensor |
CN104634845B (en) * | 2013-11-06 | 2019-02-01 | 日本特殊陶业株式会社 | Heater and gas sensor |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |